АСУТС – автоматизированные системы управления транспортными средствами состоят из технических средств, обеспечивающих работу информационных систем (персональные компьютеры, принтеры и локальные сети) и операционных систем (набор программных средств, который начинает работать сразу после того, как включена кнопка электрического питания компьютера).

Автомобили меняются, и скорость внедрения новых технологий с каждым годом будет только увеличиваться. Многие полагают, что такая тесная интеграция интернета и автомобиля будет только усугублять и так непростое положение с безопасностью (усилится отвлекающий водителя от дороги фактор). Так же как растет скорость передачи данных в сотовых сетях, в той же пропорции скорость интернета будет расти и в автомобиле. Правда, есть в этом и свои плюсы. Можно ожидать таких услуг, как напоминание об обслуживании автомобилей с разнообразным информационным сопровождением, возможностью автоматической записи и направлением в ближайшие сервисные центры, подключение автомобиля к различным базам данных, чтобы можно было заказать номер в гостинице, и так далее. Пассажиры в перспективе могут получить больше возможностей для развлечений в дороге и т.д.

Помимо возможности доступа в сеть, автомобили имеют возможность более тесной интеграции (в более полном объеме синхронизироваться) с компьютерами и мобильными устройствами. Это наличие USB-портов в автомобиле, возможность дистанционно обновлять программное обеспечение различных систем автомобиля, не прибегая к услугам специально обученных для этого людей. Или, например, при возникновении какой-либо неисправности в автомобиле дилер может дистанционно найти причину и указать на возможные пути выхода из сложившейся ситуации или же исправить поломку, если сбой был в компьютерной системе. Данные наработки существуют реализованы в таких системах, как OnStar компании General Motors или в системе аварийного вызова Tele Aid от Mercedes-Benz.

Рисунок 2.1 – Синхронизация с устройствами автомобиля

С помощью системы OnStar есть возможность удаленно замедлять транспорт, мешая угонщикам скрыться от полиции при погоне. Данная система может вернуть украденные машины за часы, если не за минуты. Новая технология называется Remote Ignition Block (удаленная блокировка зажигания). У оператора OnStar есть возможность послать сигнал компьютеру в угнанной машине, который вызовет блокировку системы зажигания и не позволит перезапустить её. Эта возможность не только поможет властям возвратить украденные автомобили, но также и предотвратит «опасные» погони.

Голографические информационные дисплеи. Подобные системы можно увидеть у BMW или Audi. Суть в том, чтобы выводить информацию непосредственно на лобовое стекло. Например, компания General Motors уже сделала первые шаги в направлении создания и внедрения моделей, способных выводить информацию о скорости, направлении движения и другую.

Сейчас General Motors в сотрудничестве с рядом университетов приступила к разработке так называемого «умного стекла». GM рассчитывает превратить стекло в прозрачный дисплей, на который может быть выведена такая информация, как дорожная разметка, дорожные знаки или различные объекты, такие как пешеходы, которых в туман или дождь распознать на дороге бывает весьма проблематично.

Частично такая технология была показана на Light Car, где с помощью светодиодной технологией LED, автомобиль использует прозрачную заднюю дверь как проекционный экран, для видимой связи между машинами, что очень полезно для всех автомобилистов. Например, с какой силой жмет на тормоза водитель можно показать автомобилю, который едет сзади при освещении масштаба картинки на дисплее.

Система, с помощью которой автомобили будут связаны между собой и дорожной структурой в единое целое, в единую сеть, уже сейчас имеет свое название – «car-to-X communication». Сегодня несколько компаний, в числе которых Audi, приступили к ее созданию. Суть разработки в том, чтобы сделать возможным «общение» автомобиля не только с другими машинами, но и с инфраструктурой, например с веб-камерами на перекрестках, светофорами или дорожными знаками.

Зная о состоянии светофоров, загруженности улиц и дорожных условиях, автомобиль может экономить энергию, предостерегая водителя от ненужных разгонов/торможений. Автомобиль даже сможет самостоятельно резервировать место на парковке. Если автомобиль попал в экстренную ситуацию, он сможет сообщить об этом окружающим авто, чтобы другие водители могли вовремя сбавить скорость и избежать столкновения. Audi показала часть этих инноваций на примере E-tron. Говоря о технологиях, способных улучшить ситуацию с безопасностью, одну из основных задач разработчики видят в том, чтобы «удержать» нас на одной полосе или вообще на дороге в особо тяжелых случаях.

Улучшенная система запуска двигателя. Эти системы являются одним из элементов той самой эффективности использования ресурсов. Речь идет о системе автоматического запуска или остановки двигателя.

Такие решения уже сейчас можно наблюдать практически на всех гибридных автомобилях: когда он останавливается – двигатели выключаются; чтобы тронуться с места, не надо снова заводить мотор, а достаточно лишь нажать на педаль газа. А если говорить о будущем данной технологии, то она со временем может быть тесно интегрирована с системой car-to-X, дабы еще больше снизить расход топлива. Например, получив информацию о том, что на перекрестке светофор загорелся красным, автомобиль может выключить основной двигатель и продолжить движение только на электродвигателе, тем самым сэкономив немного энергии.

Автопилот или четкий круиз-контроль. Системы помощи при торможении посредством установленных на автомобиль эхолокаторов/лазеров или радаров уже стали стандартной опцией, устанавливаемой в дорогие автомобили. Но, как и другие разработки, вначале появившиеся в автомобилях верхнего ценового диапазона, эта так же скоро перекочует и в более дешевый сегмент. Этот вид технологии, который способен предотвратить столкновение с впереди идущим транспортом, может помочь в безопасности движения и пригодится в основном начинающим водителям. Если производители и дальше будут продолжать совершенствование данной технологии, а это именно так и будет, вскоре мы сможем увидеть нечто похожее на автопилот.

Мониторинг движения или «Мертвые зоны». Еще две, несомненно, нужные технологии, объединенные в одну информационную технологию, которая может помочь в улучшении ситуации с безопасностью, – это мониторинг так называемых «мертвых зон» и система предупреждения пересечения дорожной разметки. Система будет не только способна предупреждать водителя, если он без поворотника начнет перестроение на соседнюю полосу, но и воспрепятствует перестроению, если ряд будет занят другим транспортным средством.

Так называемая «слепая зона». Такие компании, как BMW, Ford, GM, Mazda и Volvo, предлагают специальные системы, которые используют встроенные в зеркала камеры или датчики, контролирующие мертвые зоны. Небольшие лампочки аварийной сигнализации, устанавливаемые рядом с зеркалами заднего вида, предупреждают водителя о нахождении автомобиля в мертвой зоне, а если никакой реакции от водителя не последовало и он начал перестроение, система принимается более активно предупреждать о помехе, издавая звуки, или, в зависимости от марки, начинается вибрация рулевого колеса. Минусом является тем, что подобные системы работают только на небольших скоростях.

Система Cross Traffic Alert: это радар, который работает на базе системы мониторинга «мертвых зон». Система способна определять движение автомобилей в перекрестном направлении во время езды задним ходом. Cross Traffic Alert умеет определять приближение авто на расстоянии 19,8 метра как с левого, так и правого бока, где установлены специальные радары. В данный момент эта функция доступна на автомобилях Ford и Lincoln.

Пересечение дорожной разметки. Несколько компаний, в числе которых Audi, BMW, Ford, Infiniti, Lexus, Mercedes-Benz, Nissan и Volvo, предлагают похожие друг на друга решения. Для работы системы используются маленькие камеры, считывающие дорожную разметку, и если водитель ее пересекает, не включив при этом поворотник, система подает предупредительный знак. В зависимости от системы это может быть звуковой или световой сигналы, вибрация руля либо небольшое натяжение ремня. Например, в Infiniti применяется автоматическое торможение с одной из сторон автомобиля, чтобы предотвратить выезд автомобиля из полосы движения.

Парковка. Многие компании уже сегодня устанавливают автоматизированные системы помощи при парковке. Действуют такие системы следующим образом: автомобиль при помощи радаров определяет, достаточно ли места, чтобы припарковаться. Далее помогает водителю выбрать правильный угол поворота руля и практически сам ставит автомобиль на парковочное место. Конечно, без помощи человека пока что не обходится, но в скором времени появятся такие системы, в которых участие человека будет совсем необязательно. Можно будет выйти из автомобиля и понаблюдать весь процесс со стороны.

Отслеживание состояния водителя: утомленный водитель может быть столь же опасен, как и водитель, севший за руль в нетрезвом состоянии (а пить та нужно в норму закона). Интегрированные в автомобиль системы слежения, которые распознают признаки усталости в движениях и реакциях водителя и предупреждают о необходимости передохнуть, доступны у нескольких автопроизводителей. Это Lexus, Mercedes-Benz, Saab и Volvo. Например, в Mercedes такая система называется Attention Assist: она сначала изучает манеру езды, в частности вращение обода рулевого колеса, включение указателей поворота и нажатия на педали, а также следит за некоторыми управляющими действиями водителя и такими внешними факторами, как боковой ветер и неровности дорожного полотна. Если Attention Assist распознает утомление водителя, она информирует его о необходимости сделать остановку, чтобы немного передохнуть. Делает Attention Assist это с помощью звукового сигнала и предупреждающего сообщения на дисплее комбинации приборов.

В автомобилях Volvo тоже присутствует похожая система, но работает она несколько по-другому. Система не контролирует поведение водителя, а оценивает перемещение автомобиля на дороге. Если что-то происходит не так, как должно, система оповещает водителя, прежде чем ситуация станет критической.

Камеры ночного видения. Благодаря системам ночного видения можно сократить случаи дорожно-транспортных происшествий в ночное время суток. В настоящее время предлагается такими компаниями, как Mercedes-Benz, BMW и Audi в модели A8. Такие системы способны помочь водителю разглядеть в темное время суток пешеходов, животных или лучше видеть дорожные знаки. В BMW для этого используется инфракрасная камера, которая передает изображение на монитор в черно-белом формате. Камера различает объекты на удалении до 300 метров. Инфракрасная система Mercedes-Benz имеет более короткий диапазон, но способна выдавать более четкое изображение, однако ее минусом является плохая работа при низких температурах.

А инженеры компании Toyota последнее время трудятся над улучшением систем ночного видения, которые могут помочь водителям увереннее ориентироваться в ночное время суток. Они представили прототип камеры, работа которой основана на алгоритмах и принципах построения изображений, открытых в ходе изучения функционирования глаз ночных жуков, пчел и моли, которые могут видеть в более широком диапазоне цветов, а также приспособлены к более полному улавливанию света, которого не так уж много в ночном мраке. Новый цифровой алгоритм обработки изображения может захватывать качественные полноцветные изображения в условиях недостаточной освещенности из перемещающегося на высоких скоростях автомобиля. Плюс к этому камера способна в автоматическом режиме адаптироваться к изменениям уровня освещенности.

Так же актуальны тепловизоры – камеры ночного видения для автомобиля.

Ford представил первые в мире ремни безопасности с надувными подушками. По словам разработчиков, данная система позволит значительно увеличить защиту пассажиров задних сидений, и в первую очередь маленьких детей, которые чаще взрослых подвержены травматизму в ДТП. Встроенная в ремень подушка безопасности надувается за 40 миллисекунд.

В последнее время практически все автопроизводители, и большие и маленькие, пытаются добиться большей эффективности, или коэффициента полезного действия, от силовых агрегатов, при этом делая ставку на новые виды топлива и двигатели, пытаясь снизить расход и увеличить средний показатель пробега на одном заряде/заправке. Уже сегодня мы можем наблюдать большое количество серийно выпускаемых электрокаров, и практически каждый автопроизводитель имеет в своем портфолио гибридный автомобиль.

Беспроводная зарядка аккумуляторов. В связи с распространением автомобилей на аккумуляторных батареях остро встает вопрос об их беспроблемной, а главное, быстрой перезарядке. Конечно, можно раскрутить удлинитель со штепселем из автомобиля и подсоединить его к обычной розетке. Но это не каждому доступно. Другой вариант, который кажется не столь фантастичным, – это индукционные зарядные устройства. К тому же технология уже проходит обкатку на более мелких устройствах, таких как плееры и мобильные телефоны. Такого рода зарядные устройства можно было бы встраивать в места для паркинга в больших магазинах, например.

Активная аэродинамика. Несмотря на то что все автопроизводители давно уже используют аэродинамические трубы, и в этом аспекте есть куда стремиться. Например, компания BMW, в своем концепт каре BMW Vision Efficient Dynamics уже успешно использует системы управления воздухозаборниками. В зависимости от условий движения и температуры наружного воздуха заслонки перед радиатором по сигналу системы открываются или закрываются. Если они закрыты, это улучшает аэродинамику и сокращает время прогрева двигателя, уменьшая тем самым расход топлива. Естественно, BMW не единственная компания, использующая данную технологию.

KERS – рекуперативное торможение. Это вид электрического торможения, при котором электроэнергия, вырабатываемая тяговыми электродвигателями, работающими в генераторном режиме, возвращается в электрическую сеть. Только в сезоне 2009 года в «Формуле-1» на некоторых болидах использовалась система рекуперации кинетической энергии (KERS). Рассчитывалось, что это подстегнёт разработки в области гибридных автомобилей и дальнейшие совершенствования данной системы.

В любой современной машине перед водителем светится целая куча разнообразных приборов. Как минимум это спидометр и датчик уровня топлива. Но в большинстве случаев набор куда полнее: часы, информационный дисплей, тахометр, датчик температуры и прочие индикаторы. А можно найти машины с целым «иконостасом» из десятка аналоговых приборов. Но так было не всегда...

Самый важный прибор

Автомобили начала XX века по конструкции были очень далеки от нынешних, у многих не было привычных нам систем освещения, датчиков, салона и даже лобового стекла. А такие элементы, как трансмиссия и системы охлаждения, зажигания и тормозов выглядели странно и непривычно. Попади современный водитель за руль такой машины, он вряд ли смог бы даже тронуться с места: мастерство шофера было весьма сложным и требовало хорошего знания конкретной конструкции вплоть до 60-х годов прошлого века. А помочь ему в этом должны были точный слух да верный глаз.

Вплоть до начала 1920-х годов приборов в автомобилях, считайте, не было — даже привычный нам спидометр отсутствовал как опция: не существовало тех скоростей, которые можно было бы измерять, да и к лошадям без этой «опции» все привыкли. Указателем уровня топлива являлось, как правило, обычное мерное стекло — банальная трубка, работающая по закону сообщающихся сосудов. Уровень охлаждающей жидкости особенно не проверяли: даже если охлаждение было водяное, воду все равно заливали прямо перед поездкой из мерной посуды. Обязательный датчик уровня воды был только у локомобилей, да вольтметры и амперметры — у электромобилей.

Одним из первых приборов, который начал появляться в автомобилях, стал именно амперметр. После массового появления батарейного зажигания, электростартеров и электрического освещения остро встал вопрос о контроле заряда аккумулятора, и амперметр надолго занял свое место на приборной панели. Уровень топлива все еще измерялся палочкой прямо в баке, а вот скорость перестали прикидывать на глазок — в машинах начали появляться спидометры, да и скорости к 30-м годам сильно подросли.

Вышедшая в 1923 году Ford Model T довольствовалась только амперметром и трубкой-указателем уровня топлива. С другой стороны, очень дорогие машины предлагали куда более серьезный инструментарий. Компрессорный Mercedes 6/25/40 hp 1921 года имел уже четыре прибора, в том числе спидометр, манометр давления масла и наддува, а гоночный 240-сильный Bentley c наддувом Blower 1930 года — все девять, включая контроль температуры мотора и масла, а также два индикатора качества и наличия бензина.

Кстати, приборная панель этих машин уже имела освещение для комфортного движения ночью, а показания почти всех приборов были важны. Подсветку организовали в виде «грибков» с лампами внутри, которые освещали зону расположения приборов в салоне. Чем дороже и сложнее была машина, тем больше информации давала приборная панель, да и дизайнерская мысль не стояла на месте. На шикарном Cord 812SC 1936 года мы видим восемь приборов, несомненно, являющихся одним из элементов оформления салона. Тут же можно заметить передовой вариант подсветки — она индивидуальная, с использованием кольцевого световода вокруг прибора. Такая подсветка станет массовой только в 50-е годы и задержится в авто надолго.

Натуральные материалы и натуральные шкалы

Бурный прогресс 30-х годов, массовое появление систем водяного охлаждения с принудительной циркуляцией, закрытых кузовов и перенос бензобака подальше от мотора, а также внедрение топливных насосов повлияли и на дизайн приборных панелей. Так, спидометр стал непременным атрибутом приборной панели наряду с амперметром. Датчик температуры и датчик уровня топлива появляются в машинах все чаще, но по большей части это все еще не стрелочные индикаторы.

На Ford V8 указатель уровня топлива — это просто трубочка, показывающая давление в баке: по аналогии с обычным манометром тут используется более тяжелая жидкость, нежели бензин, для уменьшения амплитуды. На ряде вариантов устанавливается датчик температуры, основанный на том же принципе, только замеряет он плотность (и температуру) охлаждающей жидкости.

Фоновая подсветка шкал гидроуказателей вполне естественное решение. Подсвечивались и стрелочные индикаторы — обратите внимание на интересную реализацию шкалы: она утоплена внутрь относительно ее верхней части. Ночью внутри прибора работала лампа и шкала светилась.

Датчики Ford A deluxe- Ford V8

Сравнительно небольшие объемы выпуска и низкий уровень автоматизации производства позволяли вносить коррективы в приборные панели по мере появления более продвинутых приборов и изменения моды. К тому же поставщиков приборных панелей и самих приборов на конвейер могло быть несколько, в разных комплектациях использовались различные варианты.

К 1938-1939 годам приборные панели на машинах почти лишились гидравлических указателей температуры и уровня топлива, но такие приборы, как манометры, остались. В легковых машинах часто применяется указатель давления масла, а для грузовиков с пневматическими тормозами — еще и указатель давления в магистрали.

Послевоенные тенденции. Лампы контроля и химия в жизнь

Приборные панели послевоенных авто отличаются в первую очередь дизайном. Тут и ленточные спидометры, и попытки эмуляции цифровых индикаторов. Играть в «дизайн» стало модным, вспомните хотя бы нашу «Волгу» ГАЗ-21 и ее спидометр с «естественной» подсветкой. Для мощных машин стандартом де-факто становится тахометр, а часы оказались просто удобным аксессуаром, который старались разместить в автомобиле. До появления цифровых индикаторов это один из важных элементов оформления интерьера.

Одна из примет времени — внедрение ламп-индикаторов и формирование «стандартного» набора приборов и контрольных ламп в едином блоке. Теперь в числе прочего приборная панель старается информировать водителя о включенных световых приборах, отклонениях в параметрах работы двигателя и трансмиссии от нормы. Повышение надежности силовых агрегатов, упрощение системы смазки, систем питания и охлаждения находят отражение в тенденции к минималистичности.

Количество стрелочных индикаторов стараются ограничивать. Уже к концу 50-х годов на легковых автомобилях приборная панель становится компактной и перемещается ближе к водителю. На довоенных машинах это было редкое и не очень популярное решение, но с уменьшением числа приборов и переходом на чисто электрическое подключение оно находит все больше поклонников. Теперь «приборная панель» — это именно отдельная установочная деталь, а не часть передней панели, которая, в свою очередь, старается быть не только стильной, но и травмобезопасной.

Достижения химической промышленности в виде полупрозрачных материалов сказываются и на внешнем виде приборной панели. Форма диктуется соображениями дизайна, а вариантов исполнения формы и подсветки становится больше. Сами индикаторы пока исключительно аналоговые — катушка и стрелка, индукционный спидометр или просто манометр.

Космос на земле и торжество лаконичности

В конце 70-х годов дизайнеры получили шанс на воплощение своих самых смелых фантазий в части реализации нового интерфейса пользователя автомобиля. Первенцем стал второй выпуск люксового Aston Martin Lagonda 1976 года, в приборной панели которого появились настоящие цифровые индикаторы, а в третьей серии 1986-1987 годов даже использовалась настоящая электронно-лучевая трубка, как у телевизоров тех лет.

Впрочем, компания Citroen сильно не отставала: на модель CX с 1974 по 1985 год можно было в качестве опции установить приборную панель Spaceship. Правда, тут цифровые индикаторы были уже не совсем настоящие, зато подход к эргономике — крайне интересный: на козырек приборной панели вынесли всевозможные переключатели. Начало 80-х позволило внедрить «лагондовские» технологии на куда более массовых машинах, например, цифровая приборная панель полагалась топовым версиям недорогого Renault 11, Opel Kadett E, или Opel Vectra 2000, Chevrolet Cavalier Z24, Pontiac TransAm, или Subaru XT Turbo, это уже не говоря о более дорогих моделях Cadillac или концепт-карах.

Впрочем, несмотря на то что надежность подобных приборных панелей уже не вызывала серьезных опасений, как это было в случае с Aston Martin, особенного распространения они не получили. Напротив, наиболее популярными стали максимально лаконичные приборные панели с минимумом указателей. Спидометр, указатели температуры, уровня топлива, часто тахометр — и все. Амперметр пропал с приборных панелей еще в 70-е, с появлением простых контрольных ламп заряда, а эконометры, датчики давления или температуры масла применялись уже очень ограниченно.

Стрелочные часы часто использовались как замена тахометра в недорогих комплектациях. Зато были предприняты серьезные усилия для улучшения читаемости приборов в ночное и дневное время. Изменился подход к эргономике рабочего места водителя. В принципе, это тоже «космические» технологии. Теперь не только расположение органов управления автомобилем учитывалось при проектировании, но и расположение и форма индикаторов.

Появились лучше читаемые шкалы приборов, фоновая подсветка шкал и стрелок, регулирование яркости подсветки в автоматическом и ручном режимах, и наконец, были внедрены оптитронные приборные панели, у которых контрастность изображения задавалась уже не внешним освещением, а только подсветкой.

Еще один качественный скачок — переход к цифровому управлению аналоговыми индикаторами. Уже в середине 90-х годов спидометры стали цифровыми, а все стрелки приводились в управление шаговыми моторами. Разумеется, контролируется работа такой приборной панели встроенным компьютером. Соединение панели со всеми остальными элементами машины — только электрическое. И стрелки перестали «плясать» на неровностях, показания уровня топлива стали точнее, а непременным атрибутом приборной панели явился дополнительный информационный дисплей.

Приборные панели этого поколения хорошо знакомы всем современным автомобилистам: большая часть машин оснащается подобными решениями до сих пор.

Будущее, которое уже было

Мода на «космос» не ушла совсем, поддавшись выверенной эргономике. Попытки внедрить очередной набор цифровых индикаторов не прекращался. Целый ряд машин с промежутке с 1982 года до начала 2000-х оснащался цифровыми панелями на основе VFD или LED-дисплеев. Дополнительные экраны MID и бортовых мультимедийных систем становились больше, лучше и интегрировались в бортовые системы автомобиля. Эволюция сделала то, что не смогла революция: постепенный рост качества и размеров информационных дисплеев приборной панели понемногу вытеснил аналоговые индикаторы.

Даже на самых дешевых машинах количество стрелочных приборов постепенно сокращается, сделать недорогой монохромный дисплей куда проще, чем качественный аналоговый индикатор. Начиная с начала 2000-х годов размеры и качество вспомогательных дисплеев приборной панели непрерывно росли, и на них возлагалось все больше функций. Из простых монохромных символьных они стали монохромными графическими, а потом цветными. Улучшалось их разрешение, а также они стали интегрироваться в мультимедийную среду автомобиля.

Отказ от аналоговых приборов оказался лишь вопросом времени: сначала Jaguar, а затем и остальные бренды перешли на полностью цифровые приборные панели, стрелки на которых целиком рисованные, а сама панель может работать монитором бортовой мультимедийной системы. Сейчас полностью цифровая приборная панель уже не признак премиальной машины с передовыми технологиями — топовые комплектации обычных массовых хэтчбеков и кроссоверов позволяют приобщиться к новинке простым людям.

Прямо перед глазами

Споры о том, где эргономичнее располагать приборы, ведутся до сих пор, и постоянно находятся смельчаки, которые пытаются изменить традиционный взгляд водителя на приборы. Традиционный — это через обод руля, прямо перед собой.

Расположение приборов по центру машины, повыше и подальше от водителя — один из немногих альтернативных вариантов, а вот в компании Peugeot уверены, что лучше смотреть на приборы поверх руля, когда приборная панель расположена просто очень высоко. Никто не сомневается, что лучше всего проецировать важные показания прямо на лобовое стекло перед водителем. Это позволит не отвлекаться от дороги, а заодно избежать изменения аккомодации глаз при считывании показаний приборов.

HUD — Head Up Display технология — пришла из авиации, где применяется уже добрых полвека, технология полупрозрачных экранов и зеркал появилась еще в 30-е годы, а в 40-е данные радара уже проецировались прямо на лобовое стекло самолета. В машинах HUD появился намного позже, в 1988 году его как опцию предложили для Oldsmobile Cutlass Supreme и Pontiac Grand Prix, а на Nissan 240SX 1989 года он был стандартным оснащением топовой версии. Сейчас технология доступна на множестве машин в качестве опции, а HUD-гаджет можно поставить вообще в любую машину с OBD2-портом.

Обычно список показаний ограничивается скоростью, аварийными индикаторами и подсказками навигационной системы. Но предпринимаются попытки интегрировать HUD-дисплеи в системы дополненной реальности, ведь они для этого подходят идеально. В сочетании с технологией распознавания дорожных знаков, людей и движущихся объектов это создает предпосылки для дальнейшего повышения безопасности дорожного движения и увеличения комфорта передвижения в сложных условиях видимости. А учитывая прогресс цифровых технологий и потенциальные возможности, в ближайшее время стоит ожидать появления технологии уже не на прототипах, а на серийных машинах. Тем более что первый опыт компании Pioneer Corporation в 2012 году доказал: AR-технологии уже могут работать, вопрос лишь в их полезности и степени интеграции с бортовыми системами автомобиля.

Автомобильная навигация при помощи HUD — «дисплей для просмотра без поворота головы», казалось бы давно уже эта идея просится в большие массы так же как регистратор и навигатор, но как то особо не видно широкого распространения этого способа подачи информации водителю. Вот смотрите …

При пользовании автомобильными приборами и дисплеями всегда существует следующая проблема: с одной стороны, водитель должен как можно реже отводить взгляд от дороги в целях безопасности, с другой - если на приборы вообще не смотреть, можно пропустить предупреждающую информацию, например, о низком давлении масла и т. п. Имеются способы решения этой проблемы, такие как подача звуковых сигналов, размещение приборов всегда в поле зрения, но наиболее совершенным методом на сегодня считается отображение информации на лобовом стекле (head up display или HUD).

Первоначально эта технология была использована в авиации, когда конструкторы столкнулись с необходимостью размещения до 100 предупреждающих индикаторов в кабине истребителя.

Вот например компания Garmin выпустила гаджет, который проецирует на лобовое стекло команды для движения автомобиля, получая данные из программы-навигатора в смартфоне, сообщается в официальном блоге компании. Технология HUD, реализованная в новом портативном проекторе Garmin

Портативный проектор Garmin крепится на передней панели автомобиля и проецирует изображение на прозрачную пленку, приклеенную к лобовому стеклу. Можно также применять отражающие линзы, закрепленные на лобовом стекле. Информация для вывода получается из смартфона, подключенного по Bluetooth, где запущена навигационная программа Garmin StreetPilot или NAVIGON.

Гаджет HUD совместим со смартфонами iPhone, Android и Windows Phone 8. Объявленная цена - 129,99 доллара.

Поскольку навигационная информация выводится непосредственно в поле зрения водителя, гаджет Garmin получил наименование «Head-up Display» (HUD) - «дисплей для просмотра без поворота головы». «До сих пор такие системы устанавливались только в некоторых марках автомобилей представительского класса. Garmin выводит технологию на потребительский рынок» - сообщает Дан Бартел (Dan Bartel), вице-президент Garmin по продажам.

На экран выводится информация о допустимых направлениях движения, расстояние до очередного поворота к цели, текущая скорость и ее ограничение, время ожидаемого прибытия.

Выдаются также подсказки о ширине дороги после поворота, предупреждения о превышении лимита скорости. Гаджет HUD умеет также сообщать о возможных задержках в движении из-за пробок на дорогах, а также о приближении к месту установки камер слежения.

Яркость выводимого изображения автоматически регулируется с учетом освещенности. Это позволяет получить хорошо видимую картинку при ярком солнечном освещении и ночью. Сопровождающие голосовые комментарии воспроизводятся через динамики смартфона или бортовую акустическую стереосистему. Гаджет не прерывает работы при поступлении телефонных звонков на смартфон, которые обрабатываются в режиме hands-free.

А вот еще в 2012 году немецкая компания MicroVision, разработчик лазерных проекторов, подписала контракт с японской корпорацией, который позволил использовать технологию «хэд-ап» (Head-up display, HUD), представляемую продуктом PicoP немецкого производителя, на автомобильном рынке. Теперь в Pioneer заявляют, что компания стала первым в истории производителем навигационных устройств с использованием этой технологии. В Японии футуристический «лобовой навигатор» появился уже в 2012 году. Цена на него составила не менее 500 долларов.

Масанори Куросаки, руководитель подразделения автомобильной электроники Pioneer, в пресс-сообщении подчеркнул важность сделки между японской корпорацией и немецкой фирмой: «Мы с удовлетворением отмечаем, что нам удалось формально закрепить сотрудничество с MicroVision с целью производства, дистрибуции и реализации технологии PicoP на основе зеленого лазера».

Экран нового навигатора представляет собой прозрачный пластиковый лист, который помещается на лобовое стекло напротив водителя и отображает информацию с GPS-устройства. Теперь можно следить за спутниковой картой, не отвлекаясь от вождения. В целях безопасности система сделана максимально простой в обращении. На прозрачный монитор попадает лишь самая необходимая информация. Для ее проекции в устройстве используется высококонтрастный зеленый лазер. Инженеры обещают, что изображение, получаемое с его помощью, можно будет видеть и днем, и ночью.

В настоящее время разрабатываются методы, позволяющие определять, куда именно направлен взгляд водителя в каждый момент времени, и проецировать необходимую информацию с помощью HUD именно в эту точку на ветровом стекле. Метод предполагает использование портативной видеокамеры и лазера. Луч лазера отражается от роговой оболочки глаза водителя, что позволяет точно определить, куда именно смотрит водитель. Вероятно, детектор движения взгляда водителя будет использован для определения самочувствия водителя, не дремлет ли он. При обнаружении отклонений будет подан сигнал тревоги, звуковой или световой.

Перспективные средства отображения информации. При продолжающейся компьютеризации всех автомобильных систем все больше функций становятся доступными. Уже сегодня имеется возможность регулировать поток информации водителю, т. е. па один и тот же дисплей выводить различные данные, необходимые водителю именно в это время. Какая именно информация в данной ситуации нужна водителю, определяет программное обеспечение компьютера, но водитель может вызывать нужные ему блоки данных на дисплей и самостоятельно. Например, если температура охлаждающей жидкости находится в норме, нет необходимости выводить показания на дисплей, если только водитель сам не захочет этого сделать. Если на дисплей выведено расстояние, которое может пройти автомобиль с имеющимся запасом топлива, незачем показывать количество топлива в баке и т.д.

Компьютер может при необходимости прервать нормальный процесс вывода информации и сгенерировать на дисплей предупреждающее сообщение типа: «топлива осталось только на 50 км пробега» или «упало давление в левой задней шине». Применение программ синтезаторов речи позволяет делать такие сообщения голосом, причем водитель при конфигурации системы может установить желаемые параметры голоса: мужской или женский, высокий или низкий и т. д. Для привлечения внимания водителя используются и более простые звуковые сигналы.

Вот такой еще вариант

Голографическое изображение является трехмерным представлением реального объекта, при этом используются лазерные излучатели - проекторы и подходящий экран. В настоящее время проводятся исследования и разработка аппаратуры с целью повысить безопасность езды в темное время суток. Один из вариантов таков: информация снимается с инфракрасных видеокамер, обрабатывается, голографическое изображение проецируется на лобовое стекло перед водителем. За счет использования этого своеобразного прибора ночного видения управление автомобилем в темное время суток упрощается.

Но, как оказалось, электроника в автомобиле не только помогает, но и мешает. Исследования, проведенные в группе водителей возрастной категории старше 60 лег, показали, что пользование электронной картой сильно отвлекает водителя от дороги. Реакция пожилого водителя, который во время движения вынужден отвлекаться на телематику, снижается на 30…100 процентов по сравнению с его 18-30-летними коллегами.

На данный момент распространение такой системы отображения минимально, но уже к 2020 году процент автомобилей, оснащённых HUD может вырасти до 9 процентов. На данный момент сдерживает развитие такой системы, как и большинство инновационных решений, лишь дороговизна исполнения. Хотя мне кажется уже вплотную по цене подошло к стоимости популярных видеорегистраторов и навигаторов.

Кто то может уже пользуется такого типа устройствами? Поделитесь впечатлением …

А мы будем ждать, когда технологии рванут дальше и мы будем наблюдать всю эту информацию прямо на лобовом стекле без дополнительных приспособлений в интерактивном режиме

Ниже мы приводим пример уже работающей навигации с помощью проектора HUD.

Pioneer SPX-HUD01 Проекционный дисплей NavGate HUD

Проектор Pioneer NavGate SPX-HUD01 – это совершенно новый взгляд на современную автонавигацию, революционной шаг в разработке навигационных устройство для автомобилей. После появления на рынке современной электроники проекторов подобного типа (перед компанией Pioneer аналогичное устройство выпустила также компания Garmin ) автомобильная навигация вышла на новую ступень развития, станов намного более удобной и функциональной. Предполагается, что заказать и купить в свой автомобиль такой гаджет захотят автолюбители, привыкшие использовать максимум возможностей современной техники и отдающие предпочтение самым передовым и инновационным устройствам.

Проектор NavGate SPX-HUD01 – это инновационное электронное устройство от японской компании Pioneer , используемое для автомобильной навигации при помощи смартфона . Аббревиатура HUD в названии данного электронного гаджета расшифровывается как «head-up display «.

Данное устройство оснащено уникальным DLP-проектором, который крепится к расположенному над водительским сидением солнцезащитному козырьку. Этот проектор проецирует актуальную информацию о движении авто, а также о его маршруте на виртуальный 30-дюймовый экран, находящийся перед лобовым стеклом автомобиля, в трех метрах от него, немного выше линии горизонта. Использование данного электронного устройства позволяет водителю контролировать местонахождение своего автомобиля, а также следить за маршрутом, не отвлекаясь от дороги. Такое решение делает автомобильную навигацию более удобной и безопасной и позволяет водителю постоянно контролировать ситуацию на дороге, узнавать об имеющихся поблизости достопримечательностях, прокладывать маршрут и использовать все остальные возможности современной автомобильной навигации. Кроме этого, на виртуальный дисплей выдаются данные текущего времени, предупреждения о светофорах, информация о текущей скорости автомобиля, ее ограничениях на данном участке трассы, расстоянии до конечного пункта, а также ориентировочное время прибытия.

Использование в данном устройстве проектора DLP , создающего высококонтрастное изображение с насыщенными, глубокими цветами на виртуальном тридцатидюймовой дисплее, избавляет водителя от необходимости дополнительно фокусировать свой взгляд. Благодаря этому, глаза водителя меньше устают во время движения, а сам он избавляется от необходимости рассредоточивать свое внимание между наблюдением за дорогой и контролем дорожной ситуации на дисплее автонавигатора. Вся актуальная информация выводится на дисплей проектора Pioneer NavGate HUD в четком, лаконичном виде, она тщательно отбирается и делается максимально полезной с точки зрения своей функциональности, чтобы не отвлекать водителя от процесса вождения. Четкие и простые инструкции, получаемые водителем от навигатора, делают автомобильные развязки более понятными и упрощают процесс ориентирования на дорогах.

Технология подвесных дисплеев первоначально была разработана для использования в авиационной отрасли. После усовершенствования и модернизации, технология эта была адаптирована для применения ее на современном автомобильном транспорте. Данная технология весьма перспективна, поскольку ее использование позволяет отображать в высоком разрешении полезную для водителя информацию, непосредственно, в поле его зрения, что дает ему возможность контролировать маршрут, не отрывая от дороги своего взгляда.

Устройством удобно пользоваться в любое время суток: благодаря применению в нем специальных датчиков освещения, яркость проецируемого изображения автоматически регулируется соответственно времени суток, а также погодным условиям.

Проекционный дисплей NavGate HUD функционирует во взаимодействии со смартфоном , на который должно быть предварительно установлено совместимое с ним мобильное приложение CoPilot . Это приложение характеризуется широким набором функций: поддержкой голосового управления, наличием подробной навигации с указанием поворотов, возможностью детального планирования маршрута, а также сохранения в памяти подробных автомобильных карт города для использования их в оффлайн режиме и пр.

NavGate HUD используется в связке с мобильным телефоном iPhone четвертого-пятого поколения, а также со смартфонами , функционирующими на операционной системе Android . Данное электронное устройство совместимо с программой для iPhone iGO Primo – функциональным навигационным приложением с поддержкой голосовой 3D навигации, включающей в себя поиск на местности, указание поворотов, реалистичное отображение автодорожных развязок, составление зеленых маршрутов и прочие удобные функции. Также оно может работать с мобильным приложением CoPilot , которое пользователю необходимо приобрести и установить на свой смартфон , активировав после покупки функции HUD . Данное приложение через динамик смартфона либо установленную в салоне автомагнитолу с поддержкой Bluetooth воспроизводит голосовые подсказки, в какую сторону следует поворачивать на перекрестках. Если через автомобильные громкоговорители либо мобильное устройство воспроизводится музыка, перед озвучиванием голосовых подсказок она будет автоматически приглушена. Кроме этого, функционирование проекционного дисплея и смартфона в связке построено таким образом, что работа навигатора не прекращается даже во время осуществления пользователем телефонных звонков: проектор Пионер NavGate SPX-HUD01 продолжает давать четкие указания относительно маршрута движения во время разговора по телефону.

Данный проектор заключен в стильный корпус эргономичной формы, гармонично вписывающийся в дизайн салона любого современного автомобиля. Перед корпусом располагается изготовленный из высококачественного поликарбоната оптический экран, полупрозрачное стекло, используемое для создания перед лобовым стеклом автомобиля виртуального тридцатидюймового дисплея. На корпусе расположен разъем питания, предназначенный для подзарядки устройства, а также USB порт, используемый для подключения к проектору смартфона . Также на корпусе проектора имеется слот для Micro SD карты, используемой для записи обновлений программного обеспечения устройства.ъ

Плазменные панели и LCD-экраны давно никого не удивляют, заняв свое место в повседневной жизни. Привычной стала и появившаяся в последние годы технология создания стереоскопического изображения с использованием 3D-очков, занявшая свою нишу и активно развивающаяся. Большинство экспертов придерживаются мнения, что дальнейшим этапом развития дисплейных технологий станет появление голографического проекционного экрана, что вполне логично, поскольку современное 3D-телевидение является промежуточным этапом на пути формирования объемного изображения, поскольку трехмерное изображение на таких экранах видно только при определенном положении головы. Голографические дисплеи можно рассматривать как следующую ступень развития 3D-технологий.

Принцип 3D-технологий

В современных кинотеатрах и TV используется 3D-технология, основывающаяся на обмане человеческого зрения посредством представления глазам незначительно отличающихся друг от друга картинок, что в итоге и создает трехмерный эффект. Оптический фокус широко применяется в 3D-технике: к примеру, иллюзия глубины и объема изображения создается при помощи поляризационных очков, которые фильтруют часть изображения для левого и правого глаза.

Недостаток технологии 3D

Минусом данной технологии является то, что объемное изображение видно только под определенным углом. Несмотря на то что в продаже имеются домашние телевизоры с эффектом 3D и без очков, смотреть их зритель может, только если будет находиться точно напротив дисплея. Объемное изображение начинает пропадать при небольшом смещении вправо или влево относительно центра экрана, что является основным недостатком всех 3D-дисплеев. Решить данную проблему должны в ближайшем будущем голографические экраны.

Псевдоголографические дисплеи

На сегодняшний день большой популярностью пользуются псевдоголографические экраны, созданные на базе полупрозрачной сетки или пленки. Панели крепятся к потолку или торговой витрине. При грамотном освещении панели незаметны для человека, и если на них проецируется изображение, то создается впечатление голограммы, сквозь которую зритель может смотреть. В сравнении с и плазмой псевдоголографические экраны обладают рядом преимуществ: ярким изображением, оригинальностью, возможностью установки в любом помещении.

Проектор, который проецирует изображение, может быть скрыт от зрителя. Преимуществами подобного оборудования являются широкие углы обзора, высокая контрастность изображения и возможность создавать голографические экраны определенного размера и формы. Дисплеи на полупрозрачной пленке используются для придания необычного эффекта и шарма помещению, оформления телевизионных студий и торговых пространств. Прозрачные панели выпускаются многими компаниями и используются в рекламных и маркетинговых целях.

Экраны Sax3D

Одними из самых популярных считаются голографические экраны Sax3D от немецкой компании, созданные с использованием технологии избирательного преломления света, благодаря чему система игнорирует любой свет в помещении за исключением луча проектора. Сам дисплей выполнен из прочного прозрачного стекла, поверх которого наносится тонкая пленка, превращающая экран в голограмму и отображающая проецируемое проектором контрастное изображение. Подобный голографический экран позволяет просматривать как цифровые снимки, так и видеоролики. По аналогичному принципу работают дисплеи Transscreen, созданные из полиэфирной пленки со специальными слоями, задерживающими идущий со стороны проектора свет.

Голографические телевизоры

Обывателей в большей степени интересуют не специализированные экраны, а решения, которые могут быть использованы в планшетных компьютерах, телевизорах и смартфонах с голографическим экраном. Стоит отметить, что в данной области за последние годы появилось большое количество оригинальных решений, несмотря на то что основная часть из них работает на усовершенствованном эффекте 3D.

Компания InnoVision на выставке CES 2011 представила публике прототип телевизора с голографическим экраном под названием HoloAd Diamond. При создании TV используется призма, преломляющая идущий от нескольких проекторов свет и создающая полноценную голограмму, которую зритель может рассматривать под разными углами. Посетители выставки и журналисты во время демонстрации смогли убедиться в том, что подобная голограмма значительно превосходит изображения, создаваемые классическими 3D-устройствами, по насыщенности и глубине цветов.

Телевизор HoloAd может воспроизводить изображения, фотографии и видеоролики в формате FLV в виде голограммы. На выставке компания представила две модели TV, основанные на аналогичном принципе: разрешение первой составляет 1280х1024 точки, вес - 95 килограмм, разрешение второй - 640х480 точек. Несмотря на то что телевизоры довольно габаритные, пользоваться ими удобно и комфортно.

Разработка технологии

Специалисты лаборатории HP, расположенной в Пало-Альто, предприняли попытки устранить извечную проблему экранов с 3D-эффектом. Для воспроизведения объемного изображения, видимого с любой точки обзора, исследователями было предложено показывать изображение с разных сторон, посылая для каждого глаза зрителя отдельную картинку. Подобная технология подразумевает использование системы с лазерными установками и вращающимися зеркалами, однако калифорнийские ученые прибегли к комплектующим обычной жидкокристаллической панели, нанеся на внутреннюю поверхность стекла экрана большое количество канавок круглой формы. В результате это позволило преломить свет таким образом, чтобы создать перед зрителем трехмерную голограмму. Экран, созданный специалистами HP, демонстрирует зрителям статическое трехмерное изображение, проецируемое с двухсот точек, а динамичную картинку - с шестидесяти четырех.

Телефон с голографическим экраном

Сравнительно недавно наконец-то состоялось ожидаемое многими событие - был официально представлен смартфон с голографическим дисплеем. Используемая в телефоне Red Hydrogen One технология отображения отличается дороговизной, однако в ближайшем будущем будет использоваться на многих мобильных устройствах.

Компания Red в основном специализируется на производстве профессиональных цифровых кинокамер, однако теперь она обратила внимание на новую отрасль, разработав и представив смартфон с голографическим экраном Red Hydrogen One.

Дисплей телефона

Специалисты компании Red заявили, что экран, установленный на смартфон, представляет собой водородный голографический дисплей, позволяющий мгновенно переключаться между 2D-контентом, 3D-контентом и голографическим содержимым приложения Red Hydrogen 4-View. Несмотря на то что точных сведений о принципе данной технологии так и не было опубликовано, смартфон позволяет просматривать все голограммы без использования специальных очков или дополнительных аксессуаров.

Демонстрация смартфона Red с голографическим экраном прошла в июне 2017 года, однако никаких подробностей производителем до сих пор не было разглашено. Впрочем, есть несколько счастливчиков-блогеров, которым удалось подержать в руках два прототипа смартфона: один - нефункциональный макет, демонстрирующий отделку и внешний вид телефона, второй - рабочий аппарат, который компания все еще держит в секрете.

Стартап с российскими корнями WayRay привез на выставку в Лас-Вегас голографический навигатор с дополненной реальностью, который можно будет просто купить в свой автомобиль. Он устанавливается за рулем, прямо на приборную панель, и всю инфографику водитель видит через небольшой визор. Специальные обозначения и подсказки привязаны к реальным объектам и выглядят как рисунки на асфальте, таким образом водитель практически не отвлекается от дороги. А управлять навигатором можно голосом или жестами.

"Еще одна сложность, с которой мы столкнулись - это огромное разнообразие дизайна приборных панелей, геометрии лобовых стекол, угла наклона, геометрии приборных панелей и т.д. Для того, чтобы эта штука работала во всех машинах, нам пришлось просканировать больше 400 автомобилей, моделей, которые сейчас есть в продаже, и математически найти оптимальные размеры."

Смысл технологии в нанесении на прозрачную поверхность специальной пленки, которая заменяет систему линз. Таким образом удалось сделать голографическое изображение без громоздкой конструкции. Голограмма, в свою очередь, хороша тем, что воспринимается глазом не как рисунок на стекле, а как объемное изображение отнесенное далеко вперед. То есть на него не нужно перефокусироваться, если ты смотришь на дорогу.

Надо сказать, что первый раз мы общались с Пономарёвым ровного год назад, там же, на CЕS. И WayRay тогда наделала много шума. Выставлялась компания в павильоне Harman, идею демонстрировала на автомобиле от Rinspeed. И уже тогда руководителей крупнейший автоконцернов вокруг той машины было удивительно много. Дело в том, что представленное в этот раз отдельное устройство с очень небольшим визором. А вот если закладывать технологию WayRay на стадии проектирования автомобиля, то в голографический дисплей можно превратить всё лобовое стекло. И таких проектов, говорят, сделали за минувший год уже довольно много.

Виталий Пономарев, основатель и глава WayRay:

"Каждый проект - это какая-то модель автомобиля, которая выйдет в 19-ом или скорее всего в 20-ом году. Потому что им нужно зафиксировать дизайн Dashboard, вот этой приборной панели, всего автомобиля, и тогда они уже начинают делать молдинги для отливки пластика, чтобы потом все это превратилось в конечный автомобиль. То есть, мы сейчас работаем над автомобилями, которые будут выходить с 19-го по 29 год. Все новые технологии начинаются с люкса и потихоньку спускаются в масс-маркет. Но как ни странно в нашем случае, наибольшие объемы мы видим в среднем сегменте. Это SUV - паркетники, популярность который сейчас растет и растет."

А пока автомобили с голографическими лобовыми стёклами только готовятся к производству, в WayRay уже смотрят в сторону беспилотных автомобилей и роботакси. Там, говорят, понадобится уже не навигатор, а система доставки на стекла машины развлекательного и рекламного контента. Компания уже анонсировала True AR SDK - набор инструментов для сторонних разработчиков, которые могут создавать приложения и игры под экосистему WayRay. Ведь если у человека в машине забрать руль, ему нужно будет чем-то занять руки и глаза.